ROS2 中的工作空间和功能包

在 ROS2 中，工作空间和功能包（packages）是组织和管理代码的基本单元。以下是如何创建和管理 ROS2 工作空间和功能包的详细步骤。

一、 创建 ROS2 工作空间

一个 ROS2 工作空间是一组功能包的集合，可以通过以下步骤创建和管理：

1. 创建工作空间目录

首先，创建一个工作空间的根目录，并在其中创建 src 目录以存放功能包：

mkdir -p ~/ros2_ws/src
cd ~/ros2_ws

2. 初始化工作空间

使用 colcon 工具初始化工作空间。colcon 是 ROS 2 推荐的构建工具：

colcon build

二、创建 ROS2 功能包

功能包是 ROS2 中用于组织和管理代码的基本单元。以下是创建一个新的 ROS2 功能包的步骤：

1. 进入 src 目录

确保你在工作空间的 src 目录中：

cd ~/ros2_ws/src

2. 使用 ros2 pkg create 命令创建功能包

例如，创建一个名为 my_package 的功能包，依赖于 rclcpp 和 std_msgs：

ros2 pkg create --build-type ament_cmake --node-name my_node --dependencies rclcpp std_msgs my_package

这将创建一个基本的功能包结构，包含以下文件和目录：

my_package/
├── CMakeLists.txt
├── package.xml
├── src/
│   └── my_node.cpp
└── include/
    └── my_package/

三、编写功能包代码

在 src 目录中的 my_node.cpp 文件中编写你的节点代码。例如，一个简单的发布者节点：

#include <rclcpp/rclcpp.hpp>
#include <std_msgs/msg/string.hpp>

class MyNode : public rclcpp::Node
{
public:
    MyNode() : Node("my_node")
    {
        publisher_ = this->create_publisher<std_msgs::msg::String>("topic", 10);
        timer_ = this->create_wall_timer(
            std::chrono::seconds(1),
            std::bind(&MyNode::timer_callback, this));
    }

private:
    void timer_callback()
    {
        auto message = std_msgs::msg::String();
        message.data = "Hello, world!";
        publisher_->publish(message);
    }

    rclcpp::Publisher<std_msgs::msg::String>::SharedPtr publisher_;
    rclcpp::TimerBase::SharedPtr timer_;
};

int main(int argc, char *argv[])
{
    rclcpp::init(argc, argv);
    rclcpp::spin(std::make_shared<MyNode>());
    rclcpp::shutdown();
    return 0;
}

四、配置 CMakeLists.txt

在 CMakeLists.txt 中添加构建和安装指令：

cmake_minimum_required(VERSION 3.5)
project(my_package)

find_package(ament_cmake REQUIRED)
find_package(rclcpp REQUIRED)
find_package(std_msgs REQUIRED)

add_executable(my_node src/my_node.cpp)

ament_target_dependencies(my_node
  rclcpp
  std_msgs
)

install(TARGETS
  my_node
  DESTINATION lib/${PROJECT_NAME})

ament_package()

五、配置 package.xml

在 package.xml 中添加依赖项：

<package format="2">
  <name>my_package</name>
  <version>0.0.0</version>
  <description>My first ROS 2 package</description>
  <maintainer email="user@example.com">Your Name</maintainer>
  <license>Apache-2.0</license>

  <buildtool_depend>ament_cmake</buildtool_depend>

  <build_depend>rclcpp</build_depend>
  <build_depend>std_msgs</build_depend>

  <exec_depend>rclcpp</exec_depend>
  <exec_depend>std_msgs</exec_depend>

  <export>
    <build_type>ament_cmake</build_type>
  </export>
</package>

六、构建和运行

构建功能包

返回工作空间根目录并构建功能包：

cd ~/ros2_ws
colcon build

运行节点

在构建成功后，使用以下命令运行节点：

source install/setup.bash
ros2 run my_package my_node

总结

以上步骤详细介绍了如何在 ROS2 中创建和管理工作空间和功能包。通过这些步骤，你可以组织和管理你的 ROS2 项目，并编写和运行自定义的 ROS2 节点。如果你有任何问题或需要进一步的帮助，请参考 ROS2 官方文档 或向社区寻求帮助。